JP2004228117A - 半導体装置および半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】パッケージ内に複数個の半導体チップを効率的に搭載可能として、高集積化された半導体装置として提供する。
【解決手段】キャビティ22内に半導体チップ10を積み重ねて搭載し、半導体チップとパッケージ本体20に設けられた配線パターン24とが電気的に接続して形成された半導体装置において、前記キャビティ22の内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティ22の底部を含む各段部のチップ搭載面に前記配線パターン24と電気的に接続する接続電極24bが設けられ、前記キャビティ22の各段部に前記接続電極24bとフリップチップ接合により半導体チップ10が搭載され、前記半導体チップ10とキャビティ22との間および隣接する半導体チップ10との間の隙間部分が樹脂40によって封止されている。
【選択図】 図1
【解決手段】キャビティ22内に半導体チップ10を積み重ねて搭載し、半導体チップとパッケージ本体20に設けられた配線パターン24とが電気的に接続して形成された半導体装置において、前記キャビティ22の内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティ22の底部を含む各段部のチップ搭載面に前記配線パターン24と電気的に接続する接続電極24bが設けられ、前記キャビティ22の各段部に前記接続電極24bとフリップチップ接合により半導体チップ10が搭載され、前記半導体チップ10とキャビティ22との間および隣接する半導体チップ10との間の隙間部分が樹脂40によって封止されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置および半導体パッケージに関し、より詳細には、フリップチップ接合を利用して半導体チップを複数個積み重ねて搭載した半導体装置およびこれに用いる半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の多機能化、高密度化、大容量化とともに、単一の半導体装置内に複数の半導体チップを搭載した半導体装置が提供されており、半導体装置をよりコンパクトに形成するため、半導体チップを複数個積み重ねるようにして搭載した半導体装置が提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
図5は、半導体チップ10を積み重ねて搭載した半導体装置の従来の構成例を示す。同図に示す半導体装置は、パッケージ本体20に設けたキャビティ22内に、上段の半導体チップ10の外形寸法が徐々に小さくなるように半導体チップ10を積み重ね、各々の半導体チップ10とパッケージ本体20のキャビティ22の内面側に形成されたボンディングパッド24aとをワイヤボンディングによって接続し、キャビティ22に封止用の樹脂30を充填して形成されたものである。
【0004】
図6は、半導体チップ10とパッケージ本体20との接続部の構成を拡大して示している。パッケージ本体20に形成されているキャビティ22は、内側面が階段状となるように配線パターンが積層して形成されたものであり、各段にはキャビティ22を囲む配置に配線パターン24のボンディングパッド24aが形成されている。半導体チップ10の電極端子10aは、積み重ねて配置される半導体チップ10の外周縁に配置され、半導体チップ10の電極端子10aとボンディングパッド24aとが段ごとにワイヤボンディングされる。
配線パターン24はパッケージ本体20の実装面に露出するランド26とビア25を介して電気的に接続されており、これによって半導体チップ10の各々の電極端子10aはランド26に接合される外部接続端子28と電気的に接続される。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−343928号公報
【特許文献2】
特開2000−299431号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一つのパッケージ本体20に複数の半導体チップ10を積み重ねるようにして搭載する場合に、半導体チップ10の電極端子10aとパッケージ本体20のボンディングパッド24aとをワイヤボンディングによって接続する場合には、図5に示すように、上段に配置される半導体チップ10の外形寸法を徐々に小さくし、各段の半導体チップ10とボンディングパッド24aとがワイヤボンディングできるように配置される。
【0007】
なお、半導体チップを積み重ねる際に、上下の半導体チップの間にスペーサを挟んで半導体チップを積み重ねるようにし、下段の半導体チップに接続されるボンディングワイヤと干渉しないようにして同じ大きさの半導体チップを積み重ねるようにする方法、下段の半導体チップについてはフリップチップ接合によってパッケージ本体に電気的に接続し、上段の半導体チップについてはワイヤボンディングによってパッケージ本体と電気的に接続するようにすることによって同じ大きさの半導体チップを積み重ねて搭載する方法等もある。
【0008】
しかしながら、図5に示すようにワイヤボンディングによって半導体チップ10とパッケージ本体20とを電気的に接続する方法による場合は、ボンディングワイヤをキャビティ22内に埋没するようにするため、パッケージ本体20の厚さが一定以上必要になり、半導体装置の薄型化、小型化が十分に図れないという問題がある。また、ワイヤボンディングによる場合は、上段の半導体チップ10とボンディングパッド24aとを接続するワイヤ長が長くなり、パッケージ本体20の大きさの割りに大型の半導体チップ10を搭載することができないという問題がある。
また、スペーサを介して半導体チップを積み重ねる場合も半導体装置の小型化に対しては非効率であり、フリップチップ接合とワイヤボンディング法とを利用する方法では半導体チップが2枚までしか搭載できないという不利がある。
【0009】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、単一のパッケージ本体内に複数個の半導体チップを効率的に搭載することができ、半導体装置の小型化、薄型化を好適に図ることができるとともに、製造も容易な半導体装置およびその製造方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、キャビティ内に半導体チップを積み重ねて搭載し、半導体チップとパッケージ本体に設けられた配線パターンとが電気的に接続して形成された半導体装置において、前記キャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの底部を含む各段部のチップ搭載面に前記配線パターンと電気的に接続する接続電極が設けられ、前記キャビティの各段部に前記接続電極とフリップチップ接合により半導体チップが搭載され、前記半導体チップとキャビティとの間および隣接する半導体チップとの間の隙間部分が樹脂によって封止されていることを特徴とする。
また、前記パッケージ本体の外面に前記配線パターンと電気的に接続して形成されたランドが設けられ、前記ランドにはんだボール等の外部接続端子が設けられていることを特徴とする。
【0011】
また、前記半導体装置に用いる半導体パッケージであって、半導体チップを搭載するキャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの各段部のチップ搭載面に、フリップチップ接合によって搭載される半導体チップのパッド配置に合わせて、フリップチップ接合用の接続電極が設けられていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面とともに詳細に説明する。
図1は本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の半導体装置も図5に示す従来の半導体装置と同様に、パッケージ本体20内に、複数の半導体チップ10を積み重ねるようにして搭載したものである。パッケージ本体20も、図5に示す従来のパッケージ本体20と同様に、半導体チップ10が収容されるキャビティ22の内側面形状が階段状に形成されたものである。
【0013】
本実施形態の半導体装置においてもっとも特徴とする構成は、フリップチップ接合によって半導体チップ10をパッケージ本体20に搭載したことにある。すなわち、パッケージ本体20に形成されたキャビティ22の階段状に形成された各段のチップ搭載面(段部の上面部分)にはパッケージ本体20に搭載される半導体チップ10のバンプ10bの配置に合わせて接続電極24bが形成されている。
半導体チップ10のバンプ10bはフリップチップ接合によってパッケージ本体20の接続電極24bに接合されるもので、たとえば金−金接合によって接合する場合には、バンプ10bを金スタットによって形成し、接続電極24bの表面に金めっきを施すようにすればよい。
【0014】
図2に、半導体チップ10と接続電極24bとがフリップチップ接合によって接続されている状態を拡大して示す。接続電極24bはパッケージ本体20の内部に形成されている配線パターン24と電気的に接続して形成されるとともに、キャビティ22の各段のチップ搭載面の表面に露出するようにして形成されている。また、配線パターン24はビア25を介してパッケージ本体20の実装面に形成されているランド26に電気的に接続する。ランド26には、はんだボール等の外部接続端子28が接合され、これによって外部接続端子28と半導体チップ10とはビア25、配線パターン24、接続電極24bを介して電気的に接続される。
【0015】
図1に示すように、本実施形態の半導体装置はキャビティ22の底部側から開口部側に向けて、徐々に大型となる半導体チップ10が、キャビティ22の段ごとにフリップチップ接合によって搭載されている。
40はキャビティ22と半導体チップ10との間の隙間部分、および隣接する半導体チップ10間の隙間部分を充填している樹脂である。キャビティ22内の隙間部分を樹脂40によって封止することにより、半導体装置の内部に水分等が侵入することを防止して半導体装置の信頼性を高めることができ、半導体チップ10とパッケージ本体20との接合性を良好にし、半導体チップ10とパッケージ本体20との電気的接続を確実にすることができる。
【0016】
図3に、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す。
図3(a)は、図1に示す半導体装置を形成するための半導体パッケージの断面図を示す。この半導体パッケージは、キャビティ22の内側面が階段状に形成され、各段のチップ搭載面(段部の上面)に接続電極24bが露出して形成されている。なお、キャビティ22の底部にも半導体チップ10を搭載するからキャビティ22の底部の周縁部にも接続電極24bが形成されている。
【0017】
図3(b)は、まず1枚目の半導体チップ10を搭載するため、キャビティ22の底部に樹脂40を供給した状態を示す。1枚目の半導体チップ10はキャビティ22の最底部に搭載するもので、キャビティ22の底部の段差領域内に配置できる外形寸法に形成されている。
樹脂40は半導体チップ10とキャビティ22の底部との間の隙間部分を充填するとともに、半導体チップ10の外側面とキャビティ22の側面との間の隙間部分を充填するに必要な分量が供給される。
【0018】
図3(c)は1枚目の半導体チップ10をキャビティ22の底部に接合している状態を示す。半導体チップ10のバンプ10bをキャビティ22の底部に形成されている接続電極24bに対向させて位置合わせするとともに、加圧ツール50により半導体チップ10をパッケージ本体20の底部に向けて加圧し、バンプ10bを接続電極24bにフリップチップ接合させる。樹脂40は半導体チップ10をフリップチップ接合する際に、押し広げられるようにして半導体チップ10とキャビティ22の底部との間に充填される。
加圧ツール50およびパッケージ本体20を支持する支持ブロックを加熱しながらフリップチップ接合することによって、半導体チップ10を接続電極24bに電気的に接続して接合するとともに、樹脂40を加熱して硬化させる。
【0019】
このように、キャビティ22の下段側から、1枚ずつ半導体チップ10を積み重ねるようにしてフリップチップ接合し、各段に半導体チップ10を接合することによって図3(d)に示す半導体装置を得ることができる。
次段の半導体チップ10を積み重ねる際には、下段の半導体チップ10はすでにパッケージ本体20にフリップチップ接合され、樹脂40は硬化した状態にあるから、下段の半導体チップ10の裏面(上面)に所要量の樹脂40を供給した後、図3(c)に示すと同様に、加圧ツールを用いて当該段に搭載する半導体チップ10を加圧しながら接続電極24bにフリップチップ接合するとともに、樹脂40を押し広げるようにして隙間部分を充填し、樹脂40を硬化させるようにすればよい。
【0020】
図3(e)は、ランド26にはんだボール等の外部接続端子28を接合して半導体装置の完成体とした状態を示す。なお、製品によっては、はんだボール以外の外部接続端子を使用する場合もあり、外部接続端子28を接合しない状態で完成体として使用することもある。また、図3ではパッケージ本体20の底部側に外部接続端子28を配置している(フェイスアップ)が、キャビティ22の開口部側に外部接続端子28を配置する(フェイスダウン)形態とすることも可能である。
【0021】
本実施形態の半導体装置は、半導体チップ10を3段に搭載した例であるが、半導体チップ10の搭載数はとくに限定されるものではない。
図1に示す半導体装置の構成と図5に示す半導体装置の構成を比較すると明らかであるが、本発明に係る半導体装置では、キャビティ22の内側面が階段状に形成されることと対応してキャビティ22の底部側からキャビティ22の開口部側に向けて徐々に大型となる半導体チップ10が搭載される。したがって、パッケージ本体20の内部スペースを有効に利用して効率的に半導体チップ10を搭載することが可能となる。これによって、より高集積化された半導体装置として提供することが可能となる。また、フリップチップ接合によって半導体チップ10を搭載したことによって、パッケージ本体20の薄型化、小型化を効率的に図ることが可能となる。
【0022】
なお、図4に示す半導体装置は、パッケージ本体20の最外部に配置する半導体チップ10の外形寸法をパッケージ本体20の外形寸法を一致させた例である。図1に示すようにしてキャビティ22に半導体チップ10を搭載した後、最外部に位置する半導体チップ10の外形位置に合わせてパッケージ本体20を切断することによって半導体チップ10と同サイズの半導体装置として得ることができる。パッケージ本体20を大判の基板として形成し、半導体チップ10を各々のキャビティに搭載した後、大判の基板を最外部の半導体チップ10の外形位置に合わせて切断する方法も可能である。もちろん、個片のパッケージ本体20を最外部の半導体チップ10と同一の外形寸法に形成しておき、樹脂40により封止するようにして最外部の半導体チップ10を搭載することによって図4に示す形態の半導体装置を得ることも可能である。
【0023】
また、上記実施形態においては、一つの半導体パッケージにはキャビティ22を一つ形成した例について説明したが、一つの半導体パッケージに複数のキャビティ22を形成し、各々のキャビティ22に半導体チップ10を積み重ねるように搭載し、全体としてより複合化された半導体装置として構成することも可能である。本発明に係る半導体装置であれば、半導体チップ10を複数個積み重ねた場合でも十分に薄型化が可能であり、これによって複合化された半導体装置であって好適に薄型化、小型化が図られた製品として提供することが可能となる。
【0024】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置および半導体パッケージによれば、上述したように、パッケージ本体内に複数個の半導体チップを積み重ねるようにして搭載することができ、半導体装置の薄型化、小型化を図ることにより高集積化された半導体装置として提供することが可能となる。また、フリップチップ接合によることで高集積化された半導体装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図2】半導体チップとパッケージ本体との接合部分の構成を拡大して示す説明図である。
【図3】半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図4】半導体装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図5】半導体装置の従来の構成例を示す断面図である。
【図6】パッケージ本体と半導体チップとパッケージ本体との接続部分の構成を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
10 半導体チップ
10a 電極端子
10b バンプ
20 パッケージ本体
22 キャビティ
24 配線パターン
24a ボンディングパッド
24b 接続電極
25 ビア
26 ランド
28 外部接続端子
30、40 樹脂
50 加圧ツール
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置および半導体パッケージに関し、より詳細には、フリップチップ接合を利用して半導体チップを複数個積み重ねて搭載した半導体装置およびこれに用いる半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の多機能化、高密度化、大容量化とともに、単一の半導体装置内に複数の半導体チップを搭載した半導体装置が提供されており、半導体装置をよりコンパクトに形成するため、半導体チップを複数個積み重ねるようにして搭載した半導体装置が提案されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
図5は、半導体チップ10を積み重ねて搭載した半導体装置の従来の構成例を示す。同図に示す半導体装置は、パッケージ本体20に設けたキャビティ22内に、上段の半導体チップ10の外形寸法が徐々に小さくなるように半導体チップ10を積み重ね、各々の半導体チップ10とパッケージ本体20のキャビティ22の内面側に形成されたボンディングパッド24aとをワイヤボンディングによって接続し、キャビティ22に封止用の樹脂30を充填して形成されたものである。
【0004】
図6は、半導体チップ10とパッケージ本体20との接続部の構成を拡大して示している。パッケージ本体20に形成されているキャビティ22は、内側面が階段状となるように配線パターンが積層して形成されたものであり、各段にはキャビティ22を囲む配置に配線パターン24のボンディングパッド24aが形成されている。半導体チップ10の電極端子10aは、積み重ねて配置される半導体チップ10の外周縁に配置され、半導体チップ10の電極端子10aとボンディングパッド24aとが段ごとにワイヤボンディングされる。
配線パターン24はパッケージ本体20の実装面に露出するランド26とビア25を介して電気的に接続されており、これによって半導体チップ10の各々の電極端子10aはランド26に接合される外部接続端子28と電気的に接続される。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−343928号公報
【特許文献2】
特開2000−299431号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一つのパッケージ本体20に複数の半導体チップ10を積み重ねるようにして搭載する場合に、半導体チップ10の電極端子10aとパッケージ本体20のボンディングパッド24aとをワイヤボンディングによって接続する場合には、図5に示すように、上段に配置される半導体チップ10の外形寸法を徐々に小さくし、各段の半導体チップ10とボンディングパッド24aとがワイヤボンディングできるように配置される。
【0007】
なお、半導体チップを積み重ねる際に、上下の半導体チップの間にスペーサを挟んで半導体チップを積み重ねるようにし、下段の半導体チップに接続されるボンディングワイヤと干渉しないようにして同じ大きさの半導体チップを積み重ねるようにする方法、下段の半導体チップについてはフリップチップ接合によってパッケージ本体に電気的に接続し、上段の半導体チップについてはワイヤボンディングによってパッケージ本体と電気的に接続するようにすることによって同じ大きさの半導体チップを積み重ねて搭載する方法等もある。
【0008】
しかしながら、図5に示すようにワイヤボンディングによって半導体チップ10とパッケージ本体20とを電気的に接続する方法による場合は、ボンディングワイヤをキャビティ22内に埋没するようにするため、パッケージ本体20の厚さが一定以上必要になり、半導体装置の薄型化、小型化が十分に図れないという問題がある。また、ワイヤボンディングによる場合は、上段の半導体チップ10とボンディングパッド24aとを接続するワイヤ長が長くなり、パッケージ本体20の大きさの割りに大型の半導体チップ10を搭載することができないという問題がある。
また、スペーサを介して半導体チップを積み重ねる場合も半導体装置の小型化に対しては非効率であり、フリップチップ接合とワイヤボンディング法とを利用する方法では半導体チップが2枚までしか搭載できないという不利がある。
【0009】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、単一のパッケージ本体内に複数個の半導体チップを効率的に搭載することができ、半導体装置の小型化、薄型化を好適に図ることができるとともに、製造も容易な半導体装置およびその製造方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、キャビティ内に半導体チップを積み重ねて搭載し、半導体チップとパッケージ本体に設けられた配線パターンとが電気的に接続して形成された半導体装置において、前記キャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの底部を含む各段部のチップ搭載面に前記配線パターンと電気的に接続する接続電極が設けられ、前記キャビティの各段部に前記接続電極とフリップチップ接合により半導体チップが搭載され、前記半導体チップとキャビティとの間および隣接する半導体チップとの間の隙間部分が樹脂によって封止されていることを特徴とする。
また、前記パッケージ本体の外面に前記配線パターンと電気的に接続して形成されたランドが設けられ、前記ランドにはんだボール等の外部接続端子が設けられていることを特徴とする。
【0011】
また、前記半導体装置に用いる半導体パッケージであって、半導体チップを搭載するキャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの各段部のチップ搭載面に、フリップチップ接合によって搭載される半導体チップのパッド配置に合わせて、フリップチップ接合用の接続電極が設けられていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面とともに詳細に説明する。
図1は本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態の半導体装置も図5に示す従来の半導体装置と同様に、パッケージ本体20内に、複数の半導体チップ10を積み重ねるようにして搭載したものである。パッケージ本体20も、図5に示す従来のパッケージ本体20と同様に、半導体チップ10が収容されるキャビティ22の内側面形状が階段状に形成されたものである。
【0013】
本実施形態の半導体装置においてもっとも特徴とする構成は、フリップチップ接合によって半導体チップ10をパッケージ本体20に搭載したことにある。すなわち、パッケージ本体20に形成されたキャビティ22の階段状に形成された各段のチップ搭載面(段部の上面部分)にはパッケージ本体20に搭載される半導体チップ10のバンプ10bの配置に合わせて接続電極24bが形成されている。
半導体チップ10のバンプ10bはフリップチップ接合によってパッケージ本体20の接続電極24bに接合されるもので、たとえば金−金接合によって接合する場合には、バンプ10bを金スタットによって形成し、接続電極24bの表面に金めっきを施すようにすればよい。
【0014】
図2に、半導体チップ10と接続電極24bとがフリップチップ接合によって接続されている状態を拡大して示す。接続電極24bはパッケージ本体20の内部に形成されている配線パターン24と電気的に接続して形成されるとともに、キャビティ22の各段のチップ搭載面の表面に露出するようにして形成されている。また、配線パターン24はビア25を介してパッケージ本体20の実装面に形成されているランド26に電気的に接続する。ランド26には、はんだボール等の外部接続端子28が接合され、これによって外部接続端子28と半導体チップ10とはビア25、配線パターン24、接続電極24bを介して電気的に接続される。
【0015】
図1に示すように、本実施形態の半導体装置はキャビティ22の底部側から開口部側に向けて、徐々に大型となる半導体チップ10が、キャビティ22の段ごとにフリップチップ接合によって搭載されている。
40はキャビティ22と半導体チップ10との間の隙間部分、および隣接する半導体チップ10間の隙間部分を充填している樹脂である。キャビティ22内の隙間部分を樹脂40によって封止することにより、半導体装置の内部に水分等が侵入することを防止して半導体装置の信頼性を高めることができ、半導体チップ10とパッケージ本体20との接合性を良好にし、半導体チップ10とパッケージ本体20との電気的接続を確実にすることができる。
【0016】
図3に、本実施形態の半導体装置の製造方法を示す。
図3(a)は、図1に示す半導体装置を形成するための半導体パッケージの断面図を示す。この半導体パッケージは、キャビティ22の内側面が階段状に形成され、各段のチップ搭載面(段部の上面)に接続電極24bが露出して形成されている。なお、キャビティ22の底部にも半導体チップ10を搭載するからキャビティ22の底部の周縁部にも接続電極24bが形成されている。
【0017】
図3(b)は、まず1枚目の半導体チップ10を搭載するため、キャビティ22の底部に樹脂40を供給した状態を示す。1枚目の半導体チップ10はキャビティ22の最底部に搭載するもので、キャビティ22の底部の段差領域内に配置できる外形寸法に形成されている。
樹脂40は半導体チップ10とキャビティ22の底部との間の隙間部分を充填するとともに、半導体チップ10の外側面とキャビティ22の側面との間の隙間部分を充填するに必要な分量が供給される。
【0018】
図3(c)は1枚目の半導体チップ10をキャビティ22の底部に接合している状態を示す。半導体チップ10のバンプ10bをキャビティ22の底部に形成されている接続電極24bに対向させて位置合わせするとともに、加圧ツール50により半導体チップ10をパッケージ本体20の底部に向けて加圧し、バンプ10bを接続電極24bにフリップチップ接合させる。樹脂40は半導体チップ10をフリップチップ接合する際に、押し広げられるようにして半導体チップ10とキャビティ22の底部との間に充填される。
加圧ツール50およびパッケージ本体20を支持する支持ブロックを加熱しながらフリップチップ接合することによって、半導体チップ10を接続電極24bに電気的に接続して接合するとともに、樹脂40を加熱して硬化させる。
【0019】
このように、キャビティ22の下段側から、1枚ずつ半導体チップ10を積み重ねるようにしてフリップチップ接合し、各段に半導体チップ10を接合することによって図3(d)に示す半導体装置を得ることができる。
次段の半導体チップ10を積み重ねる際には、下段の半導体チップ10はすでにパッケージ本体20にフリップチップ接合され、樹脂40は硬化した状態にあるから、下段の半導体チップ10の裏面(上面)に所要量の樹脂40を供給した後、図3(c)に示すと同様に、加圧ツールを用いて当該段に搭載する半導体チップ10を加圧しながら接続電極24bにフリップチップ接合するとともに、樹脂40を押し広げるようにして隙間部分を充填し、樹脂40を硬化させるようにすればよい。
【0020】
図3(e)は、ランド26にはんだボール等の外部接続端子28を接合して半導体装置の完成体とした状態を示す。なお、製品によっては、はんだボール以外の外部接続端子を使用する場合もあり、外部接続端子28を接合しない状態で完成体として使用することもある。また、図3ではパッケージ本体20の底部側に外部接続端子28を配置している(フェイスアップ)が、キャビティ22の開口部側に外部接続端子28を配置する(フェイスダウン)形態とすることも可能である。
【0021】
本実施形態の半導体装置は、半導体チップ10を3段に搭載した例であるが、半導体チップ10の搭載数はとくに限定されるものではない。
図1に示す半導体装置の構成と図5に示す半導体装置の構成を比較すると明らかであるが、本発明に係る半導体装置では、キャビティ22の内側面が階段状に形成されることと対応してキャビティ22の底部側からキャビティ22の開口部側に向けて徐々に大型となる半導体チップ10が搭載される。したがって、パッケージ本体20の内部スペースを有効に利用して効率的に半導体チップ10を搭載することが可能となる。これによって、より高集積化された半導体装置として提供することが可能となる。また、フリップチップ接合によって半導体チップ10を搭載したことによって、パッケージ本体20の薄型化、小型化を効率的に図ることが可能となる。
【0022】
なお、図4に示す半導体装置は、パッケージ本体20の最外部に配置する半導体チップ10の外形寸法をパッケージ本体20の外形寸法を一致させた例である。図1に示すようにしてキャビティ22に半導体チップ10を搭載した後、最外部に位置する半導体チップ10の外形位置に合わせてパッケージ本体20を切断することによって半導体チップ10と同サイズの半導体装置として得ることができる。パッケージ本体20を大判の基板として形成し、半導体チップ10を各々のキャビティに搭載した後、大判の基板を最外部の半導体チップ10の外形位置に合わせて切断する方法も可能である。もちろん、個片のパッケージ本体20を最外部の半導体チップ10と同一の外形寸法に形成しておき、樹脂40により封止するようにして最外部の半導体チップ10を搭載することによって図4に示す形態の半導体装置を得ることも可能である。
【0023】
また、上記実施形態においては、一つの半導体パッケージにはキャビティ22を一つ形成した例について説明したが、一つの半導体パッケージに複数のキャビティ22を形成し、各々のキャビティ22に半導体チップ10を積み重ねるように搭載し、全体としてより複合化された半導体装置として構成することも可能である。本発明に係る半導体装置であれば、半導体チップ10を複数個積み重ねた場合でも十分に薄型化が可能であり、これによって複合化された半導体装置であって好適に薄型化、小型化が図られた製品として提供することが可能となる。
【0024】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置および半導体パッケージによれば、上述したように、パッケージ本体内に複数個の半導体チップを積み重ねるようにして搭載することができ、半導体装置の薄型化、小型化を図ることにより高集積化された半導体装置として提供することが可能となる。また、フリップチップ接合によることで高集積化された半導体装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す断面図である。
【図2】半導体チップとパッケージ本体との接合部分の構成を拡大して示す説明図である。
【図3】半導体装置の製造方法を示す説明図である。
【図4】半導体装置の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図5】半導体装置の従来の構成例を示す断面図である。
【図6】パッケージ本体と半導体チップとパッケージ本体との接続部分の構成を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
10 半導体チップ
10a 電極端子
10b バンプ
20 パッケージ本体
22 キャビティ
24 配線パターン
24a ボンディングパッド
24b 接続電極
25 ビア
26 ランド
28 外部接続端子
30、40 樹脂
50 加圧ツール
Claims (3)
- キャビティ内に半導体チップを積み重ねて搭載し、半導体チップとパッケージ本体に設けられた配線パターンとが電気的に接続して形成された半導体装置において、
前記キャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの底部を含む各段部のチップ搭載面に前記配線パターンと電気的に接続する接続電極が設けられ、
前記キャビティの各段部に前記接続電極とフリップチップ接合により半導体チップが搭載され、
前記半導体チップとキャビティとの間および隣接する半導体チップとの間の隙間部分が樹脂によって封止されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記パッケージ本体の外面に前記配線パターンと電気的に接続して形成されたランドが設けられ、前記ランドにはんだボール等の外部接続端子が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 請求項1記載の半導体装置に用いる半導体パッケージであって、
半導体チップを搭載するキャビティの内側面が階段状に形成されるとともに、キャビティの各段部のチップ搭載面に、フリップチップ接合によって搭載される半導体チップのパッド配置に合わせて、フリップチップ接合用の接続電極が設けられていることを特徴とする半導体パッケージ。
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